基于BIM技術在裝配式建筑中的應用與研究

王云華

摘 要：由于裝配式建筑的設計、工廠制造和現(xiàn)場安裝三個流程的分離會使構(gòu)件因設計不合理而無法在現(xiàn)場正常安裝，以深圳祥心路保障房項目為例，實證了基于BIM技術在裝配式建筑中的應用。BIM技術不僅可對裝配式預制構(gòu)件進行深化設計，而且可模擬裝配式建筑施工場地布置、施工工藝、利用BIM平臺實現(xiàn)對構(gòu)件的協(xié)同管理，節(jié)約成本，提高經(jīng)濟效益。

關鍵詞：BIM技術；裝配式建筑；應用

1 引言

裝配式建筑構(gòu)件采用集中生產(chǎn)的方式，生產(chǎn)過程資源浪費少，建筑建造過程機械化程度高，環(huán)保節(jié)能，施工進度快，對我國傳統(tǒng)建筑業(yè)轉(zhuǎn)型升級，實現(xiàn)綠色可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。近年來，一些學者對裝配式建筑進行研究，其中BIM技術尤為突出。BIM全稱建筑信息模型，是以建筑工程項目的各項相關信息數(shù)據(jù)作為模型的基礎，建立建筑模型，具有可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性和可出圖性五大特點。利用BIM技術，可仿真模擬建筑物的真實信息，包括三維幾何形狀信息及非幾何形狀信息。如建筑構(gòu)件的材料、重量、價格、進度和施工等。建筑信息模型集成了建筑工程項目各種相關信息的工程數(shù)據(jù)，能夠為設計師、建筑師、水電暖鋪設工程師、開發(fā)商乃至最終用戶提供“模擬和分析”。

2 我國裝配式建筑的發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 裝配式建筑的簡述

裝配式建筑是將建筑的部分或全部構(gòu)件在工廠預制完成，然后運至施工現(xiàn)場，將構(gòu)件通過可靠的連接方式組裝而成的一種建筑模式。預制構(gòu)件分為預制鋼構(gòu)件、預制混凝土構(gòu)件等，預制構(gòu)件運到施工現(xiàn)場后，會進行鋼筋混凝土的搭接和澆筑，結(jié)合先進的連接技術，充分考慮結(jié)構(gòu)整體的抗震性能，使其從設計、制造到最后施工搭接，都在一套標準化和模式化的流程中有序進行，成本、進度及質(zhì)量管控更加科學高效，實現(xiàn)了建筑模式的節(jié)能智能化提升。

2.2 裝配式建筑的發(fā)展現(xiàn)狀

首先，目前我國的裝配式建筑還處于初級發(fā)展階段，預制構(gòu)件的生產(chǎn)供應商資源嚴重不足，且生產(chǎn)能力、生產(chǎn)工藝、設計加工和現(xiàn)場裝配一體化程度都不算很高。其次，由于產(chǎn)業(yè)鏈資源缺乏、設計能力、設計技術及各方面人才的缺乏，致使裝配式建筑成本的壓縮無法達到預期，甚至比傳統(tǒng)建筑方式還要高，造成市場推廣困難。再次，對于標準化、模數(shù)化、工業(yè)化及設計建造一體化的建筑工藝及技術掌握不足，不能有效達到構(gòu)件生產(chǎn)工業(yè)化、現(xiàn)場施工機械化及整個過程信息化的目標。最后，傳統(tǒng)建筑行業(yè)管理制度及相關規(guī)范并沒有達到對裝配式建筑各環(huán)節(jié)的有效引導、規(guī)范化監(jiān)督，也沒有形成必要的行業(yè)質(zhì)量、安全生產(chǎn)標準，整個裝配式建筑還在初級探索中慢慢前行。

3 預制裝配式建筑施工技術的應用

3.1 預制窗體施工

在預制裝配式建筑施工過程中，預制窗體是一項重要內(nèi)容，應該對其施工技術進行嚴格控制。例如，在預制窗體施工時，應該注重連接窗體的預留螺母，將作業(yè)面與窗體距離控制在300mm，連接窗體的相應構(gòu)件。在對窗體的構(gòu)件進行連接的過程中，應該及時調(diào)整窗體方向，實現(xiàn)窗體螺栓與墻板連接孔的有效結(jié)合，有助于預制裝配式建筑質(zhì)量的提升。

3.2 無腳手架多功能安全防護體系

為了保障預制裝配式建筑施工的質(zhì)量，需要建立無腳手架多功能安全防護體系，作為一種新型施工圍欄，在固定的過程中需要用到預制墻板的預埋螺栓，避免了重新開孔造成的資源浪費，無腳手架多功能安全防護體系的設置，實現(xiàn)墻體整體性的增強。連接鋼片在圍欄固定中應用之后，能夠為下一階段墻體安裝的定位提供有效幫助，提升墻體安裝的精度，提高預制裝配式建筑結(jié)構(gòu)的合理性。無腳手架多功能安全防護體系的安裝和拆卸都比較方便，本身質(zhì)量也較輕且能夠?qū)崿F(xiàn)重復利用，有效實現(xiàn)了施工材料的節(jié)約。

3.3 預制疊合板安裝施工

預制疊合板安裝施工工作，會對預制裝配式建筑的質(zhì)量產(chǎn)生重大影響，因此應該嚴格控制預制疊合板安裝施工技術與工藝，保障施工過程符合相關規(guī)范和標準。將預制疊合板與作業(yè)層的距離控制在300m左右，合理調(diào)整預制疊合板安裝的方向，并實現(xiàn)準確定位，減少預制疊合板安裝施工中存在的誤差。在安裝預制吊板的過程中，應該避免出現(xiàn)碰撞現(xiàn)象，對于預制疊合板進行有效保護，從而實現(xiàn)資源的有效利用，提升安裝施工的質(zhì)量。為了提升預制疊合板吊裝安裝的緊密性，可以在安裝施工過程中采用模數(shù)化吊裝方法。為了保障預制疊合板安裝的安全性與穩(wěn)定性，可以將臨時支架設置在底部。將臨時支架間距控制在150cm左右。等完成吊裝工作后，拆除臨時支架以便下次使用。在安裝雙層結(jié)構(gòu)的過程中，可以將雙層支架進行有效設置，保障安裝施工的順利進行。完成上一層預制疊合板安裝施工后，開始澆筑混凝土，2-5天后進行混凝土強度的檢驗。拆除下一層支架的工作應等到混凝土強大達到70%時進行，實現(xiàn)預制疊合板安裝施工質(zhì)量的提升。

3.4 BIM技術在裝配式建筑施工建造階段的應用

就裝配式建筑施工建造階段而言，BIM技術的應用基本上體現(xiàn)于以下方面：第一，可以伴隨著預制構(gòu)件地庫存與現(xiàn)場管理予以改進。就現(xiàn)實的施工過程來看，時常會發(fā)生無法找到構(gòu)件或者是沒有找對構(gòu)件等現(xiàn)象，因此唯有對施工現(xiàn)場開展嚴格地管理，才能夠有效避免類似事件的發(fā)生。應用BIM技術，并實現(xiàn)該技術與RFID技術的有效結(jié)合，便能夠動態(tài)地控制與追蹤這些構(gòu)件。第二，依靠5D施工模擬不斷優(yōu)化施工與成本計劃，有效控制工程質(zhì)量的進度。在3D-BIM模型的基礎上，又引進了資源與時間的維度，從而構(gòu)建形成了5D-BIM模型，通過此模擬裝配式建筑的所有施工過程以及資源投入具體狀況，這樣一個動態(tài)的施工規(guī)劃便形成了。

3.5 BIM技術在裝配式建筑運營維護階段的應用

就裝配式建筑運營維護階段而言，BIM技術主要應用于提供建筑物使用狀況、所有構(gòu)件運行狀況和財務等信息數(shù)據(jù)。第一，BIM技術應用在物業(yè)管理上發(fā)揮了比較大的作用。BIM軟件依靠與有關設備予以連接，能夠計算并提供建筑物的各個方面的參數(shù)，從而對建筑物的使用運行狀況進行判斷，如此一來，有關人員便能夠在第一時間里面進行科學地決策。此外，BIM技術與RFID技術有效結(jié)合并應用于門禁系統(tǒng)以及涉事管理上，也能夠發(fā)揮很大的作用。當把電子標簽安裝于所有構(gòu)件上面的時候，有關人員在維修過程中便能夠借助閱讀器迅速地查找出有關設備的位置，在維修之后再將有關信息數(shù)據(jù)再一次記錄于電子標簽里面，再將這些信息數(shù)據(jù)存儲到BIM物業(yè)管理系統(tǒng)里面。第二，當裝配式建筑進行拆除或者是擴建的過程中，應用BIM技術分析和檢測建筑結(jié)構(gòu)的各方面指標，能夠有效避免發(fā)生結(jié)構(gòu)損傷的問題。另外還可以發(fā)揮其非常好的回收資源作用，應用BIM技術對那些壽命結(jié)束的建筑物的構(gòu)件還能夠再次利用進行了解和掌握，如此一來不僅能夠降低能源的消耗，而且還符合可持續(xù)發(fā)展的要求。

4 結(jié)語

在當前建筑的發(fā)展過程中，預制裝配式建筑以其優(yōu)越的性能受到社會的廣泛歡迎，預制裝配式建筑對于環(huán)境的污染較小，而且施工過程快速便捷易于控制，所以能夠提升施工的效率。在預制裝配式建筑施工的過程中，應該加強施工技術的研究和創(chuàng)新，提升預制裝配式建筑的施工質(zhì)量。其中包括了外掛式作業(yè)平臺技術、PC技術、ISP自保溫技術和混凝土構(gòu)件施工技術等。

參考文獻：

[1] 劉瑩.預制裝配式建筑施工技術應用分析研究[J].科技創(chuàng)新與應用，2018（21）：177～178.

[2] 楊世富.預制裝配式建筑施工技術研究與應用[J].居舍，2018（20）：97+136.